自青藏铁路通车以来,其冻土地区铁路路基的融沉冻胀病害层出不穷,铁路路基过渡段的差异沉降问题尤为严重。基于一般地区铁路路基过渡段差异沉降的治理方法,结合冻土区铁路路基的主动降温措施,对冻土区铁路路基过渡段施工结构进行了探索性的改进研究,并对改进后铁路路基过渡段的长期热稳定性进行了分析。结果表明:将传统块碎石铁路路基上层路基填料换填成一定高度的单一粒径碎石,可使铁路路基在满足力学稳定性的前提下,实现最大限度的自然对流换热效应;通过数值模拟计算分析发现,改进后的铁路路基过渡段结构在气温变暖的环境背景下主动降温效果明显,且长期热稳定性好;桥台对铁路路基过渡段的温度场影响较大,建议对受太阳辐射强烈的桥台进行保温处理。

冻土对温度有极高的敏感性,在温度影响下其物理性质会产生冻结和融化,而冻土区路桥过渡段由冻土路基与钢筋混凝土结构组成,因其刚度、强度及材料的不同而引起差异性沉降和桥梁的变形,一直是影响青藏铁路安全运营的一大危害。因此,对传统路桥过渡段结构提出一种改进方法,并通过室内模型试验和传统的路桥过渡段进行比对分析。结果表明:经改进后的过渡段结构对地基具有良好的冷却效果,具有较强的自然对流换热效应,在荷载的作用下,新型结构差异性沉降有了明显改善,极大地减少了过渡段结构因差异性沉降所带来的铁路运输危害。

青藏铁路开通近10 a以来,各类冻土工程稳定,保证了列车平稳安全的运行。然而,青藏铁路工程也不可避免出现了一些病害问题。现场调查资料表明,冻土区路桥过渡段下沉现象较为严重。通过冻土区路桥过渡段的沉降特点和工程地质条件综合分析,结果表明:地表水或冻结层上水水热侵蚀,引起人为多年冻土上限下降、高含冰量冻土层融化,致使路基发生强烈的融化下沉。建议这类工程病害应采取主动降温措施增强地基土的冻结能力,并加强防排水设施和改善地表水条件,消除水热侵蚀所产生的融化下沉。研究结果为青藏铁路路桥过渡段的稳定性和养护提供了科学依据。

以青藏铁路路桥过渡段作为ANSYS分析模型,采用一种8节点高级单元进行模拟,得出热棒对路桥过渡段的降温效果以及沉降差影响.有限元分析结论对多年冻土区路桥过渡段不均匀沉降采用热棒路基来治理是否合理提供了理论依据.

依据在哈大（哈尔滨—大连）高速铁路德惠路桥过渡段2个冻融循环期间实测的地温和路基变形数据,研究季节性冻土地区高速铁路路桥过渡段的路基变形特征。结果表明:路基的冻胀变形主要发生在冻深0～1.2m范围内,且随冻深的增加呈现阶段性增长的特征;基床表层级配碎石的冻胀量约占路基总冻胀量的40%;路基的融沉压缩变形约在1个月内完成;在整个冻融过程中,过渡段差异沉降引起的弯折角基本满足"等于小于1.0×10-3 rad"的规范要求;融化稳定后,路基能够基本恢复到冻融之前的状态,冻融引起的过渡段差异沉降也基本消失;采用的路基工程措施及形成的地温场分布等均会不同程度地引起路基内水分的迁移和重分布。

冻胀和融沉是影响寒区路基稳定性的两大问题.对于多年冻土到融区过渡段路基,除考虑冻胀和融沉外,还应考虑多年冻土区和融区路基沉降变形差和冻胀变形差问题.根据青藏铁路沱沱河试验段路基在竣工后3a内的现场试验数据,分析了有代表性路基的地温变化、路基基底变形以及整个试验段的冻胀、沉降变形差问题,计算出了多年冻土与融区过渡段路基的合理长度.结果表明:多年冻土与融区过渡地带沉降总变形量相差较大,但从年沉降速率来看,路基不会产生突降,且随着沉降速率逐渐减小,路基趋于稳定;试验段内冻胀量差异不大,不会影响线路平顺度.对于本试验段此类工程地质条件,可以采用允许多年冻土融化原则的工程措施.

根据多年冻土区路桥过渡段路基在竣工后3 a内的现场试验数据,分析了路基不同位置的地温变化、路基基底沉降变形和路基不同位置沿横向及纵向的沉降变形规律。结果表明:采用粗颗粒土填筑的过渡段路基对多年冻土区土体有明显的冷却效果,可防止多年冻土上限的下降;路基阳坡的沉降大于阴坡,而沿路基纵向,距离桥台越远路基沉降越大,但路基沿横向和纵向的沉降均满足工程要求;这种粗颗粒土填筑的路桥过渡段可适用于多年冻土区。

基于保护多年冻土的原则,通过对一般地区过渡段设置方法的改进,得到了一种用于青藏铁路清水河地区的新型式路桥过渡段的设置方法.通过对过渡段的沉降和热状况的现场监测,分析了过渡段沉降变形和热状况的变化规律,并对采用的设置方法所产生的实际效果进行了评价.